一种利用巷道中CO通量计算掘进面安全性的方法技术

本发明专利技术提供一种利用巷道中CO通量计算掘进面安全性的方法，属于矿山巷道安全监测领域。该方法将CO传感器布置在独头巷道中指定的位置，通过分析CO传感器的监测数据，与理论CO生成量对比，判断炸药爆破效果。并在此基础上，通过计算巷道断面CO的通量，判断巷道中CO是否完全排除，确定独头巷道环境的安全性。该方法安全可靠，成本低，可行性强，易于操作。

【技术实现步骤摘要】
一种利用巷道中CO通量计算掘进面安全性的方法
本专利技术涉及矿山巷道安全监测领域，特别是指一种利用巷道中CO通量计算掘进面安全性的方法。
技术介绍
近年来，在金属矿山独头巷道掘进过程中，多数采用爆破掘进的方法。爆破时会产生大量的炮烟，其中有毒成分主要为CO和NOx。工人在超标的CO和NOx环境中工作会导致炮烟中毒窒息事故的发生。由于独头巷道空间的半封闭性，炮烟往往集聚在炮烟抛掷区内。局部通风机的供风时，由于风筒出口到掘进面超过其有效射程，在掘进面会形涡流区，涡流区内CO和NOx浓度很高。在局部通风条件下，风流也只能带走很少的有毒气体。这种情况下，CO传感器监测到CO浓度值会显示在安全值以下，因而造成掘进面“安全”的假象。在这种情况下，工人误入掘进面，高浓度的有毒气体(CO、NOx)在短时间内导致工人中毒窒息。可见，只通过监测有CO浓度值作为确定巷道环境安全与否的方法是不完善的。基于目前的CO监测方法中存在很多的缺陷和不足，为此本专利技术提出通过改进监测方法，利用CO传感器监测巷道断面中CO通量的方法来判断巷道环境的安全性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种利用巷道中CO通量计算掘进面安全性的方法。本方法具体操作为：在独头巷道打钻、装药工作完成后，根据炸药起爆量计算炮烟抛掷区的长度，将CO传感器布置在尽可能靠近炮烟抛掷区的监测点一，将另一CO传感器布置在独头巷道出口断面处的监测点二；然后进行爆破，风机通过风筒向独头巷道中通风，炮烟向独头巷道出口推移，当炮烟到达监测点一时，位于监测点一的CO传感器监测并传输CO浓度值，利用计算机绘制C-t曲线一，从曲线一中选出CO浓度最大值Cmax，根据公式一计算出炮烟抛掷区内CO的初始浓度C0，并根据公式二计算炮烟实际生成量m实际，通过与炮烟理论生成量m理论比较，识别炸药爆炸效果，当m实际>m理论，则炸药爆炸不充分，当m实际＝m理论，则炸药爆炸充分；公式一：其中，L0为炮烟抛掷长度/m，L1为监测点一(2)到爆破位置的距离/m，Cmax为C-t曲线一中CO浓度最大值/ppm；公式二：m实际＝L0SC0ρ×10-6其中，L0为炮烟抛掷长度/m，S为巷道断面积/m2，C0为CO的初始浓度/ppm，ρ为CO的密度/g/m3；当炮烟到达监测点二时，位于监测点二的CO传感器监测并传输CO浓度值，并利用计算机绘制C-t曲线二，根据公式三计算监测点二的CO质量通量m计算，当m计算≈m实际时，表明独头巷道中CO已经基本排出，巷道的安全性达标；公式三：其中，S为巷道断面积/m，v为炮烟推移速率/m/s，Cv为任意时刻CO浓度/ppm，ρ为CO的密度/g/m3，Q为风机(5)风量/m3/s。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，所述方法使用于一端封闭，一端出口连接大巷的独头巷道；该方法利用CO传感器进行远距离监测，通过矿山自有的监测监控系统，将监测的CO浓度数据传输到地面监控中心，只需要在爆破作业前将CO传感器安置在指定的位置，操作简单，安全可靠，既不会影响正常的生产，也保证了井下工作人员的安全。附图说明图1为本专利技术的独头巷道示意图及CO传感器布置图；图2为本专利技术的监测点CO浓度的C-t曲线。[主要元件符号说明]1-炮烟抛掷区，2-监测点一，3-监测点二，4-风筒，5-风机，6-大巷。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有的矿山巷道CO监测方法中存在的缺陷和不足提供一种利用巷道中CO通量计算掘进面安全性的方法。如图1所示，为本专利技术的独头巷道示意图及CO传感器布置图，独头巷道一端封闭，一端出口连接大巷6。在独头巷道打钻、装药工作完成后，在监测点一2和监测点二3布置C传感器；然后进行爆破，风机5通过风筒4向独头巷道中通风，炮烟向独头巷道出口推移，当炮烟到达监测点一2时，位于监测点一2的CO传感器监测并传输CO浓度值，利用计算机绘制如图2所示的C-t曲线一，从曲线一中选出CO浓度最大值Cmax，根据公式一计算出炮烟抛掷区1内CO的初始浓度C0，并根据公式二计算炮烟实际生成量m实际，通过与炮烟理论生成量m理论比较，识别炸药爆炸效果，当m实际>m理论，则炸药爆炸不充分，当m实际＝m理论，则炸药爆炸充分；公式一：其中，L0为炮烟抛掷长度/m，L1为监测点一(2)到爆破位置的距离/m，Cmax为C-t曲线一中CO浓度最大值/ppm；公式二：m实际＝L0SC0ρ×10-6其中，L0为炮烟抛掷长度/m，S为巷道断面积/m2，C0为CO的初始浓度/ppm，ρ为CO的密度/g/m3；当炮烟到达监测点二3时，位于监测点二3的CO传感器监测并传输CO浓度值，并利用计算机绘制如图2所示的C-t曲线二，根据公式三计算监测点二3的CO质量通量m计算，当m计算≈m实际时，表明独头巷道中CO已经基本排出，巷道的安全性达标；公式三：其中，S为巷道断面积/m，v为炮烟推移速率/m/s，Cv为任意时刻CO浓度/ppm，ρ为CO的密度/g/m3，Q为风机(5)风量/m3/s。以上所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用巷道中CO通量计算掘进面安全性的方法，其特征在于：在独头巷道打钻、装药工作完成后，在监测点一(2)和监测点二(3)布置CO传感器；然后进行爆破，风机(5)通过风筒(4)向独头巷道中通风，炮烟向独头巷道出口推移，当炮烟到达监测点一(2)时，位于监测点一(2)的CO传感器监测并传输CO浓度值，利用计算机绘制C‑t曲线一，从曲线一中选出CO浓度最大值Cmax，根据公式一计算出炮烟抛掷区(1)内CO的初始浓度C0，并根据公式二计算炮烟实际生成量m实际，通过与炮烟理论生成量m理论比较，识别炸药爆炸效果，当m实际>m理论，则炸药爆炸不充分，当m实际＝m理论，则炸药爆炸充分；公式一：C0=CmaxL12L0(2L1-L0)]]>其中，L0为炮烟抛掷长度/m，L1为监测点一(2)到爆破位置的距离/m，Cmax为C‑t曲线一中CO浓度最大值/ppm；公式二：m实际＝L0SC0ρ×10‑6其中，L0为炮烟抛掷长度/m，S为巷道断面积/m2，C0为CO的初始浓度/ppm，ρ为CO的密度/g/m3；当炮烟到达监测点二(3)时，位于监测点二(3)的CO传感器监测并传输CO浓度值，并利用计算机绘制C‑t曲线二，根据公式三计算监测点二(3)的CO质量通量m计算，当m计算≈m实际时，表明独头巷道中CO已经基本排出，巷道的安全性达标；公式三：其中，S为巷道断面积/m，v为炮烟推移速率/m/s，Cv为任意时刻CO浓度/ppm，ρ为CO的密度/g/m3，Q为风机(5)风量/m3/s。...

【技术特征摘要】
1.一种利用巷道中CO通量计算掘进面安全性的方法，其特征在于：在独头巷道打钻、装药工作完成后，在监测点一(2)和监测点二(3)布置CO传感器；然后进行爆破，风机(5)通过风筒(4)向独头巷道中通风，炮烟向独头巷道出口推移，当炮烟到达监测点一(2)时，位于监测点一(2)的CO传感器监测并传输CO浓度值，利用计算机绘制C-t曲线一，从曲线一中选出CO浓度最大值Cmax，根据公式一计算出炮烟抛掷区(1)内CO的初始浓度C0，并根据公式二计算炮烟实际生成量m实际，通过与炮烟理论生成量m理论比较，识别炸药爆炸效果，当m实际>m理论，则炸药爆炸不充分，当m实际＝m理论，则炸药爆炸充分；公式一：其中，L0为炮烟抛掷长度/m，L1为监测点一(2)到爆破位置的距离/m，Cmax为C-t曲线一中CO浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪洪广，曹杨，由爽，张舸，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11